Perovskitsolceller
De optoelektroniska egenskaperna hos perovskitmaterial och dess mångsidighet verkar unika.
Vår forskning
Under de senaste fem åren har blyhalogenidperovskiter dykt upp som ett supermaterial för optoelektronik. Perovskitsolceller (PSC) och lysdioder (LED) närmar sig rekordeffektivitet. De optoelektroniska egenskaperna hos perovskitmaterial och dess mångsidighet verkar unika.
Perovskiter är material med en kristallstruktur som liknar CaTiO3, med en allmän kemisk formel ABX3, där A är en stor katjon, och B en mindre katjon, som har en oktaedrisk koordination med sex X-anjoner, se Figur 1. I den framgångsrika ledningen halogenidperovskiter, är A en stor oorganisk katjon såsom Cs+, eller organiska katjoner såsom metylammonium eller formamidinium, B är Pb2+ och X är en halidanjon (I, Br, Cl).
Figur 1. Perovskits kristallstruktur.
I Uppsala har vi studerat perovskitsolceller sedan 2012, och når nu kraftomvandlingsverkningsgrader på mer än 20% i vårt labb. Vanligtvis har våra celler den "konventionella" PSC-strukturen, med fluordopad tennoxid (FTO) som leder glas och TiO2 som substrat. Perovskiten avsätts på substratet genom spincoating, följt av glödgning till 100°C. Därefter spinnbeläggs ett organiskt håltransporterande material (HTM), följt av vakuumindunstning av en metallkontakt (Au eller Ag). TiO2 och HTM är bärvågselektiva kontakter: Elektroner samlas upp vid TiO2 och hål i HTM. En typisk anordning i laboratorieskala med 4 individuella celler visas i Figur 2. Den schematiska strukturen för PSC visas i Figur 3. Eftersom perovskitfilmen är inneboende är anordningsstrukturen n-i-p.
Figur 2. Perovskit-solceller.
Figur 3. Schematisk struktur och energidiagram av en perovskitsolcell.
Forskning om perovskitsolceller i Uppsala
- Grundläggande studier om fotoinducerade effekter och jonledning i blyhalogenidperovskiter.
- Nya syntesmetoder och sammansättningar av perovskiter för att förbättra effektiviteten och stabiliteten.
- Kolnanorör som kontaktmaterial för perovskiter.
- Utredning av nytt håltransporterande material.
- Blyfria alternativ för perovskiter.
Kontakt
- Om du har några frågor om vår forskning så är du välkommen att kontakta professor Gerrit Boschloo.